美國高功率微波武器發展思路與重點

當代戰爭是陸、海、空、天、電磁五維一體的空間立體式聯合作戰，其中制電磁權對於現代戰爭的影響已越來越明顯，成為決定戰爭勝負的關鍵因素。高功率微波武器主要用來攻擊敵方的電子設施系統，可對智能彈藥、導彈系統、雷達系統、通信指揮系統、電子偵察、衛星以及控制與導航等信息化武器裝備中的電子設備和系統產生干擾、損傷、燒毀等效應。因此，世界各軍事大國都在積極發展高功率微波武器系統，其中以美國發展最早，技術較為成熟，並開發出了多種不同用途的武器系統樣機。

高功率微波（HPM）一般指峰值功率超過100兆瓦或者平均功率大於1兆瓦、中心頻率在300兆赫茲-300吉赫茲的強電磁脈衝輻射。自20世紀60年代，隨著脈衝功率技術與真空電子學的出現，高功率微波技術得到重視。截至目前，高功率微波技術大致經歷了3個階段的發展。

1970年-1980年，高功率微波開始獲得幾百兆瓦的高功率微波輸出，並相繼提出了相對論返波管（1970年）、相對論磁控管RM（1976年）、虛陰極振蕩器（1977年）等典型微波源。

1980年-2000年，美俄在高功率微波技術領域展開了功率競賽，出現了各種高功率、大裝置，並獲得過10吉瓦級的高功率微波輸出，不過該輸出裝置具有效率低、可靠性差的缺陷。在此期間，吉瓦級重頻高功率微波以及長脈衝產生技術取得較大進展，並且超寬譜高功率微波技術開始得到重視與發展。

2000年以後，隨著高功率微波技術的持續深入發展，研究重點為數吉瓦高功率及重複頻率HPM產生研究，緊湊小型化HPM產生研究、長脈衝HPM產生研究、HPM鎖頻鎖相及功率合成技術研究。

高功率微波武器的研究起源於1962年7月8日進行的「海星一號」高空核試驗，當天夏威夷時間23點零9秒，一枚140萬噸當量的熱核彈頭在太平洋中部400千米的高空被引爆。在距離爆點1300多千米外的檀香山，「海星一號」產生的電磁脈衝不僅導致防盜警報器不斷響起、路燈紛紛熄滅，最後連供電線路也跳閘癱瘓。當時冷戰雙方的軍事決策層發現了這次試驗中電磁脈衝的破壞潛能，並展開了一場利用這種潛力製造非核武器的競賽。

在美國，空軍一直都是高功率微波項目的主要投資方。最初，高功率微波武器的研究目標是研製出能夠癱瘓敵方計算機、通訊系統及其他電子設備的武器，這些研究大部分都是保密的。到20世紀90年代，美國空軍展開了一系列的高功率微波生物效應研究，其中包括「Hello」項目研究如何利用高功率微波在人的耳中產生聲音，「Goodbye」項目研究利用高功率微波制止人群暴動，「Good Night」項目研究高功率微波能否殺死一個人。從21世紀初開始，隨著高功率微波技術的不斷成熟，美國開發出了多種不同用途的高功率微波武器演示樣機，主要包括主動拒止系統（包括人員拒止與小型武器裝備拒止等）、反電子系統高功率微波先進導彈計劃（CHAMP）導彈系統、「警惕之鷹」機場防護系統、MAXPOWER排雷防爆系統、電磁炸彈、Phaser反無人機裝置等。雖然美國在高功率微波武器的開發上，已經取得了一定的成績，但整體而言，高功率微波武器的研製並不順利。尤其在2000年-2014年期間，美國開發出的演示樣機效果並不理想，高功率微波武器的研究陷入了低谷。

主動拒止系統美國在20世紀90年代展開的一系列研究中，只有「Goodbye」項目進入了武器研發階段，即主動拒止系統。該系統於1997年完成原理性樣機，即0號樣機；2002年將0號樣機整合到一台高機動多功能輪式車上，完成1號樣機；2007年完成模塊化的2號樣機，可以固定使用，也可以安裝在移動的平台上，由於其良好的密封性，可適用於高溫、潮濕、鹽霧等特殊環境。

雖然主動拒止系統取得了一定程度上的成功，但似乎沒有人對五角大樓唯一承認且已經發展成熟的高功率微波武器感興趣，該系統並沒有實現部署，其巨大的體積、能量消耗以及技術上的複雜性讓它無法在實戰中得到有效應用。在2001年的首次展示中，美國國防部宣稱，主動拒止系統能用於如科索沃和索馬利亞等地的維和行動，但當美國聯合非致命性武器管理局提出，要將主動拒止系統部署到2003年的伊拉克戰場時，卻被拒絕了。2010年，美國國防部曾試圖將該武器部署到阿富汗，但它又被原封未動地運回了美國。同年，美國加利福尼亞州也否決了一項用於監獄管理的小型設備，該設備的製造方雷聲公司拒絕對此發表評論。直至2012年，美國「戰略之頁」網站披露，主動拒止系統似乎在雨天、霧天或者雪天表現不佳，在雨天條件下對主動拒止系統進行的測試發現，原本應該感到的疼痛變成溫暖舒適的感覺。此後，便再也沒有有關主動拒止系統進一步的消息，它似乎已經被人遺忘了。

CHAMP系統隨著美軍「亞太再平衡」戰略的深入推進以及高功率微波緊湊化技術的發展，美國開始研製基於巡航導彈的高功率微波武器系統，即CHAMP，並於2012年10月成功進行了樣機的試驗演示驗證，成功地實現了微波武器技術與航空飛行器技術的完美結合。由於巡航導彈具有精度高、射程遠、突防能力強的特點，反電子系統高功率微波先進導彈系統的出現對於奪取戰場大範圍內的制電磁權，以及對重要戰略目標進行先遣電磁打擊都具有劃時代的意義。目前，美軍對CHAMP的發展寄予厚望，並稱之為改變戰爭遊戲規則的有效手段。但在2012年的演示驗證試驗後，該計劃很長一段時間內都處於停滯的狀態，美國軍方並沒有積極地進行推動。

其他類似項目美國空軍研究實驗室研製的MAXPOWER排雷防爆系統，可以遠距離引爆路邊的炸彈，但是它的體積有一輛拖車大小，部署在阿富汗顯得太笨重了。美國國防部的反炸彈機構聯合反簡易爆炸裝置組織以保密為由，拒絕對該系統發表任何相關評論。

2014年7月，前任美國空軍總司令Norton對專業雜誌《Aviation Week & Space Technology》表示，「高功率微波技術顯然具有潛在價值」。而且還警告說，「其他國家如俄羅斯可能在該領域正在超過美國」。

事實證明，Norton的擔心確有先見之明。首先，俄羅斯在2014年透漏了其研製微波炮的消息，在2015年公開展示了Krasukha-2高功率微波系統；其次，在2014年的烏克蘭衝突和2015年的敘利亞戰爭中，俄羅斯的電子戰力量得到了實戰的檢驗，在一定程度上壓制了北約的電子戰能力。在此背景下，美國高功率微波武器的研究再次得到了美國軍方的大力支持。

任何武器系統的出現首先都要滿足本國的軍事戰略需求，從這一點上來講，美國高功率微波武器的發展也必然要滿足美軍不斷變化的軍事新需求。從目前美軍高功率微波武器的發展軌跡來看，也符合這一點。從20世紀七八十年代開始，美國從高空核爆炸的電磁脈衝效應中逐漸開始重視高功率微波技術的發展，並陸續研製出了多種微波源。20世紀末，美軍發展起了比較完備的高功率微波武器關鍵技術，尤其是經過「功率競賽」而相繼發展了較為高效的吉瓦級微波源技術，為高功率微波武器樣機的集成打下堅實基礎。

21世紀初，「9·11」事件改變了美軍的軍事戰略，反恐作戰成為美軍的首選，隨著這一巨大軍事需求的出現，美國各軍火公司與軍事研發部門共同努力，相繼發展了能夠用於反恐作戰的反人員的主動拒止系統、用於機場防禦的「警惕之鷹」以及掃雷等高功率微波武器系統。此後更發展了能夠對小型裝備進行拒止的高功率微波武器系統。2008年以來，隨著美軍事戰略的變革，再平衡戰略成為主流，以空軍為代表的高功率微波研發主體發展了能夠進行遠程精確打擊的高功率微波武器系統，無不體現了美軍軍事戰略所強調的「全球打擊」與「先發制人」等要求。

與此同時，近年來美國提出第三次「抵消戰略」的概念，改革美軍採辦系統，加緊發展定向能武器、電磁炮技術、作戰機器人、太空及網路戰武器系統，以保持美軍在全球的技術優勢。第三次「抵消戰略」旨在通過技術創新發展，運用非對稱手段抵消對手優勢，增加對手軍力發展成本，特別是全面破解對手「反進入/區域拒止」能力，以確保美國在大國軍事競爭中佔據絕對優勢地位。而對於具有電磁打擊能力的高功率微波武器系統，通過打擊現代戰爭中的關鍵節點，可造成牽一髮而動全身的效果，進而打開整個戰爭網路的戰略缺口，從而為後續的火力打擊贏得重要的戰略機遇，這正是高功率微波武器系統的關鍵優勢所在。

鑒於高功率微波武器技術在電磁打擊領域的顯著作用，美軍對其寄予厚望。但從目前來看，高功率微波武器系統有其固有的短板，主要是部分關鍵技術體積龐大，同時能量轉換效率仍不是很高，且作戰半徑有限。要突破這些關鍵技術，未來在高密度儲能與抗擊穿新材料、新工藝方面必須取得突破，而這本身卻並不屬於高功率微波武器關鍵技術的主要研究範疇。

從戰略需求上來講，美國並不需要陸基的高功率微波武器系統用於本土關鍵設施的防護，這是美國所處的地理環境與周邊國際關係所決定的。一方面，作為軍事大國美國的軍事力量首屈一指，相鄰的加拿大與墨西哥很難對美國構成軍事威脅，由於太平洋與大西洋的隔離，美國在天然上有著一種與世隔絕的地理優勢，正因如此，在兩次世界大戰中美國都能獨善其身。另一方面，外部軍事力量很難直接攻擊美國本土，除戰略武器與恐怖襲擊外。從這個因素上來講，美國的武器系統都是外向型的，即主動攻擊對手，除了目前美國正在部署的各類導彈防禦系統。因此，研製出能夠進行全球打擊的高功率微波武器系統將是美軍的終極追求目標。對於高功率微波這樣一種很具誘人前景，能夠協助美軍在未來的電磁領域對抗中獲得領先優勢的軍事技術，美軍及各大軍火商會極為重視。

美軍對高功率微波武器的需求極為迫切，這對高功率微波武器的發展既是一種機遇，也是一項挑戰。從高功率微波武器戰略需求上來說，美軍並不需要進行本土防禦的高功率微波武器系統，而是需要能夠適應美軍全球精確打擊的高功率微波武器系統。但從目前的技術發展來看，這項技術要能成功轉化為美軍的理想武器，需要解決兩大問題：一是體積大，二是有效作用距離短。美空軍研究實驗室、聖地亞國家實驗室以及Ktech公司在緊湊型脈衝功率技術、線性加速器技術、高功率微波源等方面投入了大量的研究力量，同時也開展了大量關於高功率微波的基礎技術研發，從而為高功率微波技術武器化打下堅實基礎。

全球打擊需要速度快、射程遠的精確打擊武器，高功率微波武器具有速度快等優點，但射程有限，要利用高功率微波武器實現全球打擊，只能通過有效的運載平台來延伸高功率微波的作戰半徑，受運載平台限制，武器系統的小型化尤為關鍵。據此，高功率微波武器發展思路將是尋求高功率微波武器系統與運載平台（巡航導彈）的有機結合、協調發展的模式。

從目前國外高功率微波武器技術的發展來看，美國的CHAMP表明高功率微波對現代武器中電子系統均有非線性干擾、降級和損壞效應。這種武器技術具有擊點破網的局部攻擊能力，是未來戰爭中潛在的重要電磁打擊手段。它既可以損傷各類信息感測器，實現信息致盲；也可以毀傷通信、數據鏈設備，實現斷鏈破網；既可以毀傷衛星導航接收設備，破壞時間和空間基準；也可以擾亂計算機網路及武器控制單元，破壞神經中樞系統，在空間攻防對抗、信息對抗和反精確打擊等方面具有巨大的軍事應用潛力。

經過50多年的發展，高功率微波技術武器化所需各項關鍵技術已經取得重大進展，對於美軍來說，發展能夠進行遠程精確打擊的CHAMP系統仍是優先之選，這不僅符合美軍軍事戰略需求，也可通過發揮美軍在遠程偵察、突防與打擊等方面軍事優勢來謀求在電磁領域的控制權。同時CHAMP也為高功率微波武器化提供了一條有效思路，即通過縮短攻擊距離來降低高功率微波武器化對功率與小型化的要求。目前，CHAMP計劃仍在持續研發之中，隨著遠程續航導彈技術與高功率微波技術的持續發展，攻擊的有效性將會得到進一步的提升，在不久的將來武器系統的實際部署也將很快能夠實現。

版權聲明：本文刊載於《軍事文摘》雜誌2017年第6期，作者：武曉龍 王勇。如需轉載請務必註明「轉自《軍事文摘》」。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！